Οικολογική Βιογεωγραφία

Transcript

1 Οικολογική Βιογεωγραφία Σίνοσ Γκιώκασ 2018 Πανεπιςτήμιο Πατρών Τμήμα Βιολογίασ

2 Νηςιωτικό Βιογεωγραφύα «...δεν εύναι υπερβολό να πούμε ότι όταν θα ϋχουμε κατανοόςει τισ δυςκολύεσ που παρουςιϊζονται από τισ ιδιαιτερότητεσ τησ νηςιωτικόσ ζωόσ, θα μασ εύναι ςυγκριτικϊ ευκολότερο να αςχοληθούμε και με τα πιο ςύνθετα και με μικρότερη ςαφόνεια καθοριςμϋνα προβλόματα των ηπειρωτικών κατανομών...» (Wallace 1902) Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

3 Νηςιωτικό Βιογεωγραφύα Κλϊδοσ τησ βιογεωγραφύασ που ςυνδϋει τον τρόπο με τον οπούο οι κατανομϋσ των ειδών επηρεϊζονται και «περιορύζονται» από τα «νηςιϊ» «Νηςύ» εύναι κϊθε ϋκταςη που περιβϊλλεται από αφιλόξενο περιβϊλλον για τα εύδη που υπϊρχουν ςτο νηςύ Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

4 Νηςιωτικό Βιογεωγραφύα Σα νηςιϊ εύναι: Διακριτϊ Εςωτερικϊ ποςοτικοποιημϋνα Πολυϊριθμα Ποικύλα Και αποτελούν Υυςικϊ Eργαςτόρια χρόςιμα ςτην: Κατανόηςη τησ πολυπλοκότητασ του φυςικού κόςμου Ανϊπτυξη και ϋλεγχο γενικών θεωριών Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

5 Νηςιωτικό Βιογεωγραφύα Θα μιλόςουμε για: 1. Νηςιωτικϊ περιβϊλλοντα 2. Θερμϊ ςημεύα βιοποικιλότητασ 3. Ειδογϋνεςη ςτα νηςιϊ 4. Άφιξη και αλλαγό ςτα νηςιϊ 5. Μοντϋλα νηςιωτικόσ εξϋλιξησ 6. Αριθμόσ ειδών ςτα νηςιϊ 7. υγκρότηςη και δυναμικό νηςιωτικών βιοκοινοτότων 8. Νηςιωτικό θεωρύα και διατόρηςη 9. Η ανθρώπινη επύδραςη ςτα νηςιωτικϊ οικοςυςτόματα Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

6 1. Νηςιωτικό Περιβϊλλον Σύποι νηςιών Σρόποι δημιουργύασ των νηςιών Περιβαλλοντικϋσ αλλαγϋσ μεγϊλησ χρονικόσ κλύμακασ Σο φυςικό περιβϊλλον των νηςιών Υυςικϋσ διαταραχϋσ ςτα νηςιϊ Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

7 Σύποι νηςιών Νηςιϊ ςτη θϊλαςςα Ωκεϊνια νηςιϊ Ηπειρωτικϊ νηςιϊ Νηςιϊ ςτη ξηρϊ Νηςιϊ βιοτόπου/ενδιαιτόματοσ (οικολογικϊ νηςιϊ) Μη-θαλϊςςια νηςιϊ Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

8 Σρόποι δημιουργύασ των νηςιών Επίπεδο 1 Επίπεδο 2 Παραδείγμαηα Νηζιά ζηα όρια ηων πλακών Νηζιά εζωηερικά ηων πλακών Νηζιά ζηα όρια πλακών ποσ αποκλίνοσν Νηζιά ζηα όρια πλακών ποσ ζσγκλίνοσν Νηζιά καηά μήκος εγκάρζιων ορίων πλακών Γραμμικές ομάδες νηζιών Σσμπλέγμαηα νηζιών Ιζλανδία, Αγ. Παύλος (Ινδικός) Ανηίλλες Κικόμπια (Ειρηνικός) Χαβάη Κανάρια νηζιά, Γκαλάπαγκος Απομονωμένα νηζιά Αγ. Ελένη, Ν. Χριζηοσγέννων (Ινδικός) Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

9 Περιβαλλοντικϋσ αλλαγϋσ μεγϊλησ χρονικόσ κλύμακασ Αλλαγϋσ ςτη ςχετικό ςτϊθμη τησ θϊλαςςασ (ύφαλοι, ατόλεσ) Ευςτατικϋσ αλλαγϋσ ςτη ςτϊθμη τησ θϊλαςςασ Κλιματικϋσ αλλαγϋσ ςτα νηςιϊ Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

10 Σο φυςικό περιβϊλλον των νηςιών Σοπογραφικϊ χαρακτηριςτικϊ Κλιματικϊ χαρακτηριςτικϊ Τδϊτινοι πόροι Ωκεϊνια ρεύματα Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

11 Υυςικϋσ διαταραχϋσ ςτα νηςιϊ 5 τύποι ανϊλογα με την επύδραςη τουσ ςτη μεταφορϊ ενϋργειασ Τύποσ 1: γεγονότα που αλλϊζουν τη φύςη ό την ϋνταςη τησ ενϋργειασ του νηςιού πριν αυτό χρηςιμοποιηθεύ ςτο νηςύ (π.χ. ατμοςφαιρικϋσ διαταραχϋσ, ανθρώπινεσ ενεργειακϋσ απαιτόςεισ, αςθενόσ ϊμπωτισ, ηφαιςτειακό δραςτηριότητα) Τύποσ 2: γεγονότα που δρουν ςε μεύζονα βιο-γεωχημικϊ μονοπϊτια (π.χ. ςειςμού, ξενικϊ εύδη. ηφαιςτειακό δραςτηριότητα) Τύποσ 3: γεγονότα που «αφαιρούν» δομό από ϋνα νηςύ, χωρύσ όμωσ να τροποποιούν το βαςικό ενεργειακό περιεχόμενο, ϋτςι ώςτε η ανϊκαμψη να εύναι γρόγορη (π.χ. τυφώνεσ, ιςχυρϋσ παλύρροιεσ, ξενικϊ εύδη, ηφαιςτειακό δραςτηριότητα) Τύποσ 4: γεγονότα που τροποποιούν τον «κανονικό» ρυθμό ανταλλαγόσ υλικών μεταξύ των νηςιών και τησ θϊλαςςασ ό τησ ατμόςφαιρασ (π.χ. ιςχυρϋσ παλύρροιεσ, ιςχυρού ϊνεμοι, ιςχυρό βροχόπτωςη, ηφαιςτειακό δραςτηριότητα) Τύποσ 5: γεγονότα που καταςτρϋφουν τα ςυςτόματα καταναλωτών με πιθανϋσ ςυνϋπειεσ ςτην οικολογύα του νηςιού (π.χ. τυφώνεσ, ιςχυρού ϊνεμοι, ςειςμού, ιςχυρϋσ παλύρροιεσ, πόλεμοσ, ηφαιςτειακό δραςτηριότητα) Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

12 Υυςικϋσ διαταραχϋσ ςτα νηςιϊ Επύςησ ϋχουν ςημαςύα: Η ϋκταςη τησ περιοχόσ που επηρεϊζεται (μικρό, μεγϊλη) Η φύςη τησ επύδραςησ (μηχανικό, φυςιολογικό, βιοτικό) Η διϊρκεια τησ επύδραςησ (λεπτϊ μϋχρι αιώνεσ) Ο χρόνοσ ανϊκαμψησ (χρόνια μϋχρι χιλιετύεσ) Η ςυχνότητα Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

13 2. Νηςιϊ: Θερμϊ ςημεύα βιοποικιλότητασ ημαςύα τησ νηςιωτικόσ βιοποικιλότητασ Διαφορϋσ ηπειρωτικών ωκεϊνιων νηςιών Απλοπούηςη Δυςαρμονύα, φύλτρα Ενδημιςμόσ Εξαφϊνιςη ενδημικών Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

14 Σα νηςιϊ: ημαςύα τησ νηςιωτικόσ βιοποικιλότητασ Εύναι φτωχϊ ςε εύδη ςε ςχϋςη με την ϋκταςό τουσ Εύναι πλούςια ςε ςπϊνιεσ «μορφϋσ» (ενδημικϊ εύδη) υνειςφϋρουν δυςανϊλογα ςε αριθμό εξαφανιςμϋνων ειδών Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

15 Διαφορϋσ ηπειρωτικών ωκεϊνιων νηςιών Ωκεάνια νηςιά Ηπειρωτικά νηςιά Πϊνω ςτην ωκεϊνια πλϊκα Πϊνω ςτην ηπειρωτικό πλϊκα Ηφαιςτειογενό ό κοραλλιογενό Ποικύλη γεωλογύα με πετρώματα παλαιϊ και νϋα Απομακρυςμϋνα & ποτϋ ςυνδεδεμϋνα με ηπειρωτικϋσ περιοχϋσ Απουςύα ιθαγενών χερςαύων θηλαςτικών & αμφιβύων Ικανόσ αριθμόσ πτηνών, εντόμων & ςυνόθωσ ερπετών Η εξϋλιξη εύναι πιο γρόγορη από την επούκιςη πανύωσ απομακρυςμϋνα & μερικϋσ φορϋσ ςυνδεδεμϋνα παλαιότερα με ηπειρωτικϋσ περιοχϋσ Παρουςύα ιθαγενών χερςαύων θηλαςτικών & αμφιβύων Ποικύλη αντιπροςωπευτικότητα ςε ϊλλεσ ταξινομικϋσ ομϊδεσ Η επούκιςη εύναι πιο γρόγορη από την εξϋλιξη Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

16 Σα νηςιϊ ϋχουν λιγότερα εύδη ανϊ μονϊδα ϋκταςησ ςε ςχϋςη με τισ ηπειρωτικϋσ περιοχϋσ Αυτό η διαφορϊ εύναι εντονότερη όςο μικρότερη εύναι η ϋκταςη του νηςιού. Π.χ. οι ενδο-«αρχιπελαγικϋσ» καμπύλεσ ϋκταςησ αριθμού ειδών εύναι πιο «απότομεσ» από τισ καμπύλεσ που φτιϊχνονται υποδιαιρώντασ μια μεγϊλη ηπειρωτικό περιοχό Απλοπούηςη (ϋνδεια ςε εύδη) Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

17 Δυςαρμονύα, φύλτρα Σα νηςιϊ τεύνουν να ϋχουν διαφορετικό αναλογύα ειδών ςυγκρινόμενα με αντύςτοιχα τμόματα των ηπειρωτικών περιοχών Σο κλύμα και η πανύδα-χλωρύδα των νηςιών τεύνουν να εύναι πιο «πολωμϋνεσ» από ότι αυτϋσ των γειτονικών ηπειρωτικών περιοχών Σα νηςιϊ τεύνουν να δϋχονται οργανιςμούσ από το «διαςπειρόμενο» κλϊςμα τησ ηπειρωτικόσ δεξαμενόσ (η δυςαρμονύα ςχετύζεται με την ικανότητα επούκιςησ) Σρόποι διαςπορϊσ Μονόδρομοι διαςπορϊσ Υύλτρα- δύο δρόμων Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

18 Ενδημιςμόσ ςτα νηςιϊ Ο μεγαλύτεροσ ενδημιςμόσ παρουςιϊζεται προσ το «ϊκρο» του εύρουσ διαςπορϊσ των τϊξων Σα νηςιϊ που εύναι μεγϊλα, ψηλϊ και απομακρυςμϋνα ςυνόθωσ ϋχουν τη μεγαλύτερη αναλογύα ενδημικών ειδών Εξαφϊνιςη ενδημικών Φρειαζόμαςτε ακριβεύσ εκτιμόςεισ όχι μόνο του αριθμού αλλϊ και τησ κατϊςταςησ των πληθυςμών των ενδημικών τϊξων Εξαφανύςεισ πριν την εμφϊνιςη του ανθρώπου Ο ρόλοσ του ανθρώπου Παρϊδειγμα: το 85% των εξαφανύςεων των πτηνών κατϊ τη διϊρκεια των ιςτορικών χρόνων ϋχουν ςυμβεύ ςτα νηςιϊ Ο οικολογικόσ ρόλοσ των εξαφανιςμϋνων ενδημικών ειδών (π.χ. επικονιαςτϋσ) Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

19 3. Ειδογένεςη ςτα νηςιά Καταγραφό ειδών Έννοιεσ του εύδουσ και φυλογϋνεςη Σο γεωγραφικό πλαύςιο των ςυμβϊντων ειδογϋνεςησ Οι μηχανιςμού ειδογϋνεςησ Υυλογϋνεςη Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

20 Καταγραφή ειδών & Φυλογένεςη Καταγραφή ειδών Γνωρύςτε πρώτα τα εύδη ςασ Η εξελικτικό αλλαγό δεν ςημαύνει απαραιτότωσ ειδογϋνεςη Ϋννοιεσ του είδουσ και φυλογένεςη Ιεραρχικό ταξινόμηςη Βαςύλειο Υύλο Ομοταξύα Σϊξη Οικογϋνεια Γϋνοσ Εύδοσ Τποεύδοσ Ζώα Φορδωτϊ Θηλαςτικϊ Πρωτεύοντα Ανθρωπύδεσ Homo sapiens sapiens Πώσ αποφαςύςτηκε αυτό η ταξινόμηςη; Μπορούν να ςυγκριθούν οι ταξινομικϋσ ομϊδεσ; Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

21 Καταγραφή ειδών & Φυλογένεςη Αναπαραγωγική απομόνωςη (βιολογικόσ οριςμόσ του εύδουσ), αλλϊ: Αλλοπϊτριεσ - ςυμπϊτριεσ κατανομϋσ με ό χωρύσ αναπαραγωγικό απομόνωςη. Σελικϊ τι εύναι εύδοσ; Εύναι τα εύδη τεχνητϋσ ό φυςικϋσ μονϊδεσ; Εύδη και ποικιλύεσ Κλαδιςτικό: Κλαδογρϊμματα ό φυλογενετικϊ δϋντρα (ςτόχοσ: η πιο «φειδωλό» απεικόνιςη των διεργαςιών διαφοροπούηςησ) Τβριδιςμόσ Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

22 Σο γεωγραφικό πλαύςιο των ςυμβϊντων ειδογϋνεςησ & οι μηχανιςμού ειδογϋνεςησ Μορφή Γεωγραφικό Πρότυπο Σκεφτείτε Κατανομή υμπϊτρια Επικαλυπτόμενο Σην κλύμακα τησ απομόνωςησ Αλλοπϊτρια Διακριτό Ση φύςη του φρϊγματοσ Σο υπό εξϋταςη τϊξον Παραπϊτρια Γειτνιϊζων Τόποσ (& Ιςτορία) Νϋο-ενδημικόσ Αλλαγό ςτο νηςύ Και την εξϋλιξη ςτισ ηπειρωτικϋσ περιοχϋσ Παλαιο-ενδημικόσ Τπολειμματικό νηςιωτικό μορφό Μηχανιςμόσ Αλλοπϊτριοσ Παρϋκκλιςη & επιλογό Σισ διπλϋσ ειςβολϋσ Πολυπλοειδύα Αλλαγϋσ ςτο χρωμοςωμικό αριθμό Σισ κενϋσ οικοθϋςεισ Ανταγωνιςτικό ειδογϋνεςη Άλλοι ςυμπϊτριοι μηχανιςμού Φυλογένεςη Αναγϋνεςη Αντικατϊςταςη του προγόνου Σο ρόλο του υβριδιςμού Ανακλαδογϋνεςη Κλαδογϋνεςη Παρϊλληλα με τον πρόγονο Διαχωριςμόσ και αντικατϊςταςη προγόνου Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

23 4. Ϊφιξη και αλλαγή Η αρχό του ιδρυτό και η γενετικό παρϋκκλιςη εξ ςτα νηςιϊ Μετατοπύςεισ οικοθϋςεων Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

24 Η αρχή του ιδρυτή & η γενετική παρέκκλιςη Η αρχή του ιδρυτή: ϋνασ πληθυςμόσ που μεταναςτεύει ςε ϋνα απομακρυςμϋνο νηςύ θα δημιουργόςει ϋνα μικρό ιδρυτικό πληθυςμό που θα περιϋχει μόνο ϋνα υποςύνολο τησ γενετικήσ ποικιλότητασ του τροφοδότη πληθυςμού. Η γενετικό ποικιλότητα μπορεύ να αυξηθεύ μϋςω μεταλλαγών και επαναδιατϊξεων. Γενετική παρέκκλιςη: η τυχαύα τροποπούηςη των αλληλικών ςυχνοτότων από τη μια γενιϊ ςτην ϊλλη, που μπορεύ να εύναι ςημαντικό όταν ο πληθυςμόσ ϋχει μικρό μϋγεθοσ. Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

25 Η αρχή του ιδρυτή & η γενετική παρέκκλιςη Σα γεγονότα ύδρυςησ (π.χ. εποικύςεισ) παρϊγουν ποικιλύα επιδρϊςεων (φαινομϋνων) που εύναι δύςκολο να διακριθούν από ϊλλεσ μικροεξελικτικϋσ διεργαςύεσ. Επομϋνωσ: Η μεύωςη του πληθυςμού μπορεύ να ϋχει ωσ αποτελϋςματα (υπό διαφορετικϋσ ςυνθόκεσ): 1) την απώλεια τησ γενετικόσ ποικιλότητασ 2) την προςθόκη νϋων γενετικών ςυνδυαςμών 3) την ειςαγωγό γενοτυπικόσ ποικιλότητασ από ςυγγενικϊ εύδη (ό ποικιλύεσ). Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

26 Σεξ ςτα νηςιά εξ ό όχι ςτα νηςιϊ; Σι δουλεύει καλύτερα; Πώσ αυτό επηρεϊζει τισ πιθανότητεσ επούκιςησ και ειδογϋνεςησ ςτα νηςιϊ; Ο υβριδιςμόσ ευνοεύ τη διαφοροπούηςη ό την περιορύζει; τα ζώα: Παρθενογενετικϋσ ςαύρεσ ςυχνϋσ ςτα νηςιϊ και μϊλιςτα πιο ετερόζυγεσ ύςωσ εξαιτύασ υβριδιςμού Ο υβριδιςμόσ μπορεύ να επϊγει τη διαφοροπούηςη Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

27 Μετατοπίςεισ οικοθέςεων Ϊδειεσ οικοθέςεισ Απώλεια ή μείωςη τησ ικανότητασ διαςποράσ Πριν και μετϊ την ϊφιξη; Ιςχύει; Τποθϋςεισ: Σα ϊτομα με αυξημϋνη ικανότητα διαςπορϊσ ϋχουν μεγαλύτερεσ πιθανότητεσ να «παραςυρθούν» και να χαθούν Λόγω απουςύασ θηρευτών δεν υπϊρχει επιλεκτικό πλεονϋκτημα ςε οργανιςμούσ που τρϋφονται ςτο ϋδαφοσ Παραδεύγματα: Πουλιϊ: απουςύα θηρευτών (δεν υπϊρχει ανϊγκη να πετούν) Περιοριςμϋνοι πόροι (κοςτύζει η πτόςη) Έντομα: Επϋκταςη ςε ϊδειουσ θώκουσ Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

28 Μετατοπίςεισ οικοθέςεων Γιγαντιςμόσ & Νανιςμόσ Μεγϊλο μϋγεθοσ πριν ό μετϊ την ϊφιξη ςτο νηςύ; Σα μεγϊλα θηλαςτικϊ τεύνουν να μικραύνουν και τα μικρϊ να μεγαλώνουν Π.χ. τα νηςιωτικϊ τρωκτικϊ εύναι μεγαλύτερα λόγω απουςύασ θόρευςησ, από μεγϊλα ςαρκοφϊγα θηλαςτικϊ. Όμωσ τα ςαρκοφϊγα και τα αρτιοδϊκτυλα μικραύνουν λόγω πλεονεκτόματοσ του μικρού μεγϋθουσ υπό ςυνθόκεσ περιοριςμϋνων πόρων (τροφόσ) ςτα νηςιϊ Ο ρόλοσ του ανθρώπου ςτην εξαφϊνιςη μεγϊλων ζώων; εξουαλικό επιλογό για μεγαλύτερα αρςενικϊ; Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

29 Μετατοπίςεισ οικοθέςεων Νανιςμόσ Περιοριςμϋνη ανϊγκη για πόρουσ Καλύτερη απόκρυψη ςε ϊδεντρα νηςιϊ Γιγαντιςμόσ Γνωρύςματα που επϋτρεψαν τη διαςπορϊ (το μικρό μϋγεθοσ ωσ μειονϋκτημα) Μεγαλύτερο εύροσ λεύασ Μεγαλύτερα αποθϋματα ενϋργειασ & νερού ςε περιόδουσ ϋλλειψησ τροφόσ Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

30 Μετατοπίςεισ οικοθέςεων Μετατόπιςη χαρακτήρα Αλλαγϋσ που οφεύλονται ςε ανταγωνιςμό μεταξύ δύο ςχετικϊ παρόμοιων ποικιλιών ό ειδών, όταν αυτϊ βρύςκονται ςυμπϊτρια. Οικολογική απελευθέρωςη Η απόκριςη ςτην απουςύα θηρευτών ό ϊλλων αλληλεπιδρώντων οργανιςμών μπορεύ να πϊρει δύο μορφϋσ: Σην απώλεια «μη απαραύτητων» γνωριςμϊτων (π.χ. αμυντικϋσ καταςκευϋσ) Σην αύξηςη τησ ποικιλότητασ μϋςα ςτο εύδοσ (μϋςω τησ κατϊληψησ ευρύτερου φϊςματοσ οικοθϋςεων) Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

31 Μετατοπίςεισ οικοθέςεων Ϊλλεσ μετατοπίςεισ οικοθέςεων Σο νηςιωτικό ςύνδρομο: Περιοριςμϋνη διαςπορϊ, Μικρότερη επιθετικότητα, υνωςτιςμόσ, Μεγαλύτερο ςωματικό μϋγεθοσ, Μικρότερη γεννητικότητα ανϊ ϊτομο, Μεγαλύτερη προςδοκώμενη ζωό Αντιςτϊθμιςη πυκνοτότων: όταν οι νηςιωτικϋσ κοινότητεσ ϋχουν την ύδια ςυνολικό πληθυςμιακό πυκνότητα αλλϊ κατανεμημϋνη ςε λιγότερα εύδη τϊςη πυκνότητασ: όταν ο ςυνολικόσ πληθυςμόσ ςτισ νηςιωτικϋσ κοινότητεσ εύναι μικρότεροσ από ότι ςτα ηπειρωτικϊ ςυςτόματα. Σο νηςιωτικό ςύνδρομο αναμϋνεται ςε νηςιϊ που εύναι: 1) επαρκώσ απομονωμϋνα, 2) όχι πολύ μεγϊλα ώςτε να μοιϊζουν με ηπειρωτικϋσ περιοχϋσ, 3) όχι πολύ μικρϊ ώςτε να μη υποςτηρύζουν τουσ πληθυςμούσ Απομόνωςη (άμεςη επίδραςη) Ϋκταςη (έμμεςη επίδραςη): Οι πυκνότητεσ ςτα μεγϊλα νηςιϊ μειώνονται εξαιτύασ περιςςότερων θηρευτών & ανταγωνιςτών. Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

32 5. Μοντέλα νηςιωτικήσ εξέλιξησ Αναγένεςη Ο κύκλοσ τάξων Προςαρμοςτική διαφοροποίηςη Παράγοντεσ τησ νηςιωτικήσ εξέλιξησ Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

33 Αναγένεςη Όταν: η ειδογϋνεςη ςτα νηςιϊ ςυνοδεύεται με μικρό ό και καθόλου «ακτινωτό» διαφοροπούηςη, αλλϊ με αλλαγό ςτη νηςιωτικό μορφό προσ μια μόνο κατεύθυνςη (από το φαινότυπο που επούκιςε αρχικϊ το νηςύ). Η διεργαςύα: Ο ιδρυτικόσ πληθυςμόσ εκμεταλλεύεται τισ διαθϋςιμεσ οικοθϋςεισ και υπόκειται ςε γοργό, αρχικϊ, μορφολογικό προςαρμογό. Η αλλαγό ςυνεχύζεται καθώσ το ςυνολικό βιοτικό περιβϊλλον εξελύςςεται με την ϊφιξη επιπλϋον εποικιςτών. Σα βικαριανιςτικϊ γεγονότα εύναι ςπϊνια και η κινητόριοσ δύναμη τησ ειδογϋνεςησ εύναι η ϊφιξη εποικιςτών και η γοργό αλλαγό του περιβϊλλοντοσ εξαιτύασ αυτών. Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

34 Ο κύκλοσ τάξων Σο γενικό πλαύςιο: Η εξϋλιξη ςυμβαύνει μϋςα ςτο νηςιωτικό αρχιπϋλαγοσ. Εκεύ τα εύδη υπόκεινται ςε αλλαγϋσ οικοθϋςεων. Οι αλλαγϋσ οφεύλονται ςε ανταγωνιςτικϋσ αλληλεπιδρϊςεισ με τουσ μετϋπειτα εποικιςτϋσ. Οι μετϋπειτα εποικιςτϋσ οδηγούν τουσ πρώην ςε εξαφϊνιςη. Άφιξη Επϋκταςη Εξειδύκευςη υρρύκνωςη Εξαφϊνιςη Αντικατϊςταςη Οι ενδεύξεισ για αυτό τη διεργαςύα προϋρχονται κυρύωσ από τα πρότυπα κατανομόσ. Όμωσ: η υπόθεςη αυτό ςυχνϊ δεν ςυμφωνεύ με τισ ιςτορικϋσ ενδεύξεισ ςχετικϊ με τισ περιβαλλοντικϋσ αλλαγϋσ και τισ αλλαγϋσ ςτην κατανομό. Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

35 Προςαρμοςτική διαφοροποίηςη Παρατηρεύται κυρύωσ ςε μεγϊλα, απομονωμϋνα, ωκεϊνια νηςιϊ, ςτα όρια τουσ εύρουσ διαςπορϊσ μιασ ομϊδασ οργανιςμών (ζώνη διαφοροποίηςησ). Η χαμηλό ποικιλύα εποικιςτών και η δυςαρμονύα διευκολύνουν την in situ διαφοροπούηςη. Για τα τϊξα με μικρότερεσ ικανότητεσ διαςπορϊσ, οι ζώνεσ διαφοροπούηςησ τουσ ςυμπύπτουν με τη θϋςη λιγότερο απομονωμϋνων αρχιπελϊγων (ςτα οπούα υπϊρχουν περιςςότερα αλληλεπιδρώντα τϊξα). τισ περιςςότερεσ περιπτώςεισ η διαφοροπούηςη εύναι προςαρμοςτικό, καθώσ ςυμβαύνουν ςαφεύσ αλλαγϋσ των θώκων (προςαρμοςτική διαφοροποίηςη adaptive radiation). Τπϊρχουν περιπτώςεισ που η διαφοροπούηςη εύναι μη-προςαρμοςτικό (όταν ςυμβαύνουν μετατοπύςεισ ςε απομονωμϋνεσ περιοχϋσ των νηςιών που δεν ςυνοδεύονται με ςαφεύσ αλλαγϋσ των οικοθϋςεων (μη-προςαρμοςτική διαφοροποίηςη non-adaptive radiation). Αλλοπϊτρια και ςυμπϊτρια «επειςόδια», Ποιοσ εύναι ο ρόλοσ του υβριδιςμού; Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

36 Παράγοντεσ τησ νηςιωτικήσ εξέλιξησ Η περιβαλλοντικό αλλαγό ωσ κινητόριοσ δύναμη Η ςημερινό εικόνα μπορεύ να ερμηνευτεύ εϊν θεωρόςουμε την αλληλουχύα των περιβαλλοντικών αλλαγών (ςτϊθμη τησ θϊλαςςασ, κλιματικϋσ ςυνθόκεσ, ζώνεσ βλϊςτηςησ) κατϊ το παρελθόν. Οι ρυθμού ειδογϋνεςησ ποικύλουν ςτο χρόνο και μεταξύ των τϊξων Οι πιο γρόγοροι ρυθμού διαφοροπούηςησ ςυμβαύνουν ςτουσ πρώτουσ εποικιςτϋσ ςτα πρώτα ςτϊδια ύπαρξησ των νηςιών. Ο ρόλοσ τησ «πλαςτικότητασ» του γενετικού υπόβαθρου των τϊξων. Ικανότητα διαςπορϊσ & ενδημιςμόσ Ο ενδημιςμόσ ςυνόθωσ εύναι μικρότεροσ ςε τϊξα με καλϋσ ικανότητεσ διαςπορϊσ Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

37 Παράγοντεσ τησ νηςιωτικήσ εξέλιξησ Βιογεωγραφικέσ ιεραρχίεσ και μοντέλα νηςιωτικήσ εξέλιξησ Ωκεϊνια νηςιϊ: η εξϋλιξη πιο γρόγορη από την επούκιςη Ηπειρωτικϊ νηςιϊ: η επούκιςη πιο γρόγορη από την εξϋλιξη Για ποια τϊξα ϋνα νηςύ εύναι «ηπειρωτικό» και για ποια «ωκεϊνιο»; Η δυςαρμονύα διευκολύνει τη διαφοροπούηςη, όμωσ για κϊποια τϊξα η απουςύα αλληλεπιδρώντων οργανιςμών (π.χ. επικονιαςτών) περιορύζει την επούκιςη, την εξϊπλωςη και τη διαφοροπούηςη. Ο ρόλοσ των αποςτϊςεων μεταξύ των νηςιών μϋςα ςε ϋνα αρχιπϋλαγοσ. Ο ρόλοσ τησ ϋκταςησ για την ειδογϋνεςη μϋςα ςτο νηςύ (ποικιλύα ενδιαιτημϊτων, ζωτικόσ χώροσ). Ο ρόλοσ των ανθρώπινων επιδρϊςεων. Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

38 Παράγοντεσ τησ νηςιωτικήσ εξέλιξησ Δεν ςυμβαίνει πάντοτε μόνο μία διεργαςία και δεν μπορεί ένα μοντέλο να είναι εφαρμόςιμο ςε όλεσ τισ περιπτώςεισ Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

39 Παράγοντεσ τησ νηςιωτικήσ εξέλιξησ Σα φαινόμενα του ιδρυτό και τησ γενετικόσ παρϋκκλιςησ εύναι πιο πιθανϊ ςε μικρϊ, μη απομακρυςμϋνα νηςιϊ που δεν μπορούν να υποςτηρύξουν ςταθερούσ πληθυςμούσ Σα ενδημικϊ εύδη ςτα μικρϊ νηςιϊ με μικρό τοπογραφικό εύροσ εύναι πιο ευρύοικα καθώσ αυτϊ τα νηςιϊ επηρεϊζονται ϋντονα από τισ περιβαλλοντικϋσ αλλαγϋσ Σα μεγϊλα, κοντϊ ςε ηπεύρουσ νηςιϊ ϋχουν χαμηλϊ επύπεδα ενδημιςμού. ε αυτϊ τα φαινόμενα του ιδρυτό και τησ γενετικόσ παρϋκκλιςησ δεν εύναι ϋντονα Μεγϊλα νηςιϊ, με μεγαλύτερη (αλλϊ όχι πολύ μεγϊλη) απομόνωςη και «ιςτορύα» φιλοξενούν «υπολειμματικϊ» ςτοιχεύα. Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

40 Παράγοντεσ τησ νηςιωτικήσ εξέλιξησ Ο μεγαλύτεροσ βαθμόσ εξελικτικόσ αλλαγόσ ςυμβαύνει ςτα απομακρυςμϋνα, ψηλϊ νηςιϊ Όταν αυτϊ εύναι μόνα τουσ (ό απομακρυςμϋνα μεταξύ τουσ μϋςα ςτο αρχιπϋλαγοσ), η ειδογϋνεςη εύναι ςυχνό, αλλϊ χωρύσ μεγϊλη διαφοροπούηςη (μοντϋλο αναγϋνεςησ) Η προςαρμοςτικό διαφοροπούηςη εύναι πιο ϋντονη ςε μεγϊλα, ποικύλα και απομονωμϋνα αρχιπελϊγη Πότε; Όταν οι μετακινόςεισ οργανιςμών μεταξύ των νηςιών επιτρϋπουν την ανϊμιξη αλλοπϊτριων και ςυμπϊτριων διεργαςιών ειδογϋνεςησ Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

41 Παράγοντεσ τησ νηςιωτικήσ εξέλιξησ Ο κύκλοσ των τϊξων αφορϊ αρχιπελϊγη με μϋτρια απομόνωςη, όπου ςχηματύζονται ενδιϊμεςοι ςταθμού. ε αυτϊ η δυςαρμονύα εύναι μικρότερη, και τα φαινόμενα επούκιςησ εύναι ςυχνϊ και επαναλαμβϊνονται από οργανιςμούσ ςτενϊ ςυνδεδεμϋνουσ (οικολογικϊ ό ταξινομικϊ), προσ τουσ αρχικούσ εποικιςτϋσ Σα τϊξα εύναι πιθανότερο να διαφοροποιούνται κοντϊ ςτο όριο τησ διαςπορϊσ τουσ. Όμωσ, η διαφοροπούηςη εύναι υψηλότερη ςε ψηλότερα νηςιϊ (ό ςε αρχιπελϊγη με τϋτοια νηςιϊ) παρϊ ςε χαμηλϊ νηςιϊ ό ςε απομονωμϋνα ψηλϊ νηςιϊ Έτςι, ςε ϋνα νηςιωτικό ςύμπλεγμα μπορεύ για κϊποια τϊξα να επικρατεύ η αναγϋνεςη, ο κύκλοσ των τϊξων ό η προςαρμοςτικό διαφοροπούηςη Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

42 6. Ο αριθμόσ ειδών ςτα νηςιά Η θεωρύα τησ δυναμικόσ ιςορροπύασ Φωρικϋσ αναλύςεισ και αριθμόσ ειδών Εναλλαγό Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

43 6. Ο αριθμόσ ειδών ςτα νηςιά McArthur & Wilson, An equilibrium theory of insular biogeography. Evolution, 17: McArthur & Wilson, The theory of island biogeography. Princeton University Press, Princeton. Δυναμική Ιςορροπία: μεταξύ επούκιςησ ςε ϋνα νηςύ (ενιςχυμϋνησ από την εξϋλιξη νϋων μορφών ςε κϊποιεσ περιπτώςεισ), και εξαφϊνιςησ τοπικών πληθυςμών από το νηςύ, υπό την επύδραςη τησ νηςιωτικόσ απομόνωςησ και ϋκταςησ αντιςτούχωσ. Το βαςικό ερώτημα: τα οικολογικϊ ςυςτόματα λειτουργούν ςε κατϊςταςη ιςορροπύασ ό όχι; Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

44 Η Θεωρία τησ δυναμικήσ υςτατικϊ τησ θεωρύασ: Ιςορροπίασ Τπϊρχει ςχϋςη μεταξύ νηςιωτικόσ ϋκταςησ & αριθμού ειδών Τπϊρχει ςύνδεςη ανϊμεςα ςτη μορφό τησ καμπύλησ ϋκταςησ-ειδών και με το πωσ τα ϊτομα κατανϋμονται ανϊμεςα ςτα εύδη (καμπύλη αφθονύασ-ειδών) Ο ρυθμόσ εναλλαγόσ των ειδών ςτα νηςιϊ Η επύδραςη τησ απόςταςησ ςτο ρυθμό εναλλαγόσ Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

45 Πρότυπα έκταςησ - αριθμού ειδών Σο δυναμικό μοντϋλο: S = CA z S = αριθμόσ ειδών ενόσ τϊξου ςε κϊποιο νηςύ A = η ϋκταςη του νηςιού C = παρϊμετροσ που εξαρτϊται από το τϊξον και τη βιογεωγραφικό περιοχό (ςταθερϊ που προςδιορύζεται εμπειρικϊ και αντιπροςωπεύει το βιοτικό πλούτο μιασ περιοχόσ) Z = παρϊμετροσ που αντιπροςωπεύει την κλύςη τησ καμπύλησ ποικιλότητασ και ςχετύζεται με τη δυςκολύα προςϋγγιςησ ςτα νηςιϊ. Η λογαριθμιςμϋνη ςχϋςη εύναι γραμμικό: log S = z log A + log C Σο z περιγρϊφει την κλύςη τησ λογαριθμιςμϋνησ ςχϋςησ και το C περιγρϊφει το ςημεύο διατομόσ με τον ϊξονα Y (log S). Για νηςιϊ: z = Για ηπειρωτικϋσ περιοχϋσ: z = Όμωσ υπϊρχουν αρκετϋσ εξαιρϋςεισ, π.χ. κανονικϊ νηςιϊ: 0.05, οικολογικϊ νηςιϊ: , ηπειρωτικϋσ περιοχϋσ: Σιμϋσ του z γύρω ςτο χαρακτηρύζουν ςτενό ςχϋςη τησ πανύδασ με τισ γειτονικϋσ περιοχϋσ (ηπειρωτικϊ νηςιϊ), ενώ τιμϋσ του z γύρω ςτο 0.35 χαρακτηρύζει απομονωμϋνα (ωκεϊνια) νηςιϊ Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

46 Πρότυπα έκταςησ - αριθμού ειδών Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

47 Πρότυπα έκταςησ - αριθμού ειδών ύγκριςη των c μόνον όταν τα z εύναι ύδια ύγκριςη των z μόνον όταν τα c εύναι ύδια Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

48 Κατανομϋσ αφθονύασ ειδών τισ περιςςότερεσ βιοκοινότητεσ υπϊρχουν λύγα εύδη με πολλϊ ϊτομα και πολλϊ εύδη με λύγα ϊτομα Δύο θεωρύεσ: Η λογαριθμικό ςειρϊ αφθονύασ (Fisher et al 1943): η μεγαλύτερη κλϊςη ειδών εύναι αυτϊ που που εύναι πιο ςπϊνια. Η λογαριθμο-κανονικό ςειρϊ αφθονύασ (Preston 1948, 1963): τα πιο πολυϊριθμα εύδη εύναι αυτϊ με την ενδιϊμεςη (μϋτρια) αφθονύα Όμωσ: λόγω ανεπαρκούσ δειγματοληψύασ τα πιο ςπϊνια εύδη δεν καταγρϊφονται (αν και υπϊρχουν) και η καμπύλη παύρνει τη λογαριθμικό μορφό (καθώσ «φαύνεται» να περιϋχει περιςςότερα ςπϊνια εύδη από ότι κοινϊ η κλύμακα εύναι λογαριθμικό). Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

49 Κατανομϋσ αφθονύασ ειδών Κατ αντιςτοιχία: τα μικρϊ, απομονωμϋνα νηςιϊ ϋχουν λιγότερα εύδη ανϊ μονϊδα ϋκταςησ και υψηλότερεσ τιμϋσ z ςε ςχϋςη με τισ ηπειρωτικϋσ περιοχϋσ, καθώσ «δϋχονται» λιγότερα εύδη και εϊν ϋνα εύδοσ γύνει πολύ ςπϊνιο ςε ϋνα νηςύ εύναι πιθανό να εξαφανιςτεύ (το φαινόμενο εύναι πιο ϋντονο ςτα μικρϊ νηςιϊ) Επομένωσ: η ςχϋςη ϋκταςησ αριθμού ειδών εύναι ςυνόθωσ γραμμικό όταν λογαριθμύζονται τόςο η ϋκταςη όςο και ο αριθμόσ των ειδών (παρϊ ςε οποιοδόποτε ϊλλο μεταςχηματιςμό). Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

50 Η επύδραςη τησ απόςταςησ Οι McArthur & Wilson προϋβλεψαν ότι η καμπύλη ϋκταςησ-αριθμού ειδών εύναι πιο απότομη όςο αυξϊνει η απόςταςη Όμωσ, ο Williamson (1981) αμφιςβότηςε αυτόν την πρόβλεψη (ϋδωςε αντύθετα αποτελϋςματα) Η ςχϋςη απόςταςησ - αριθμού ειδών εύναι λιγότερο «γενικό» από τη ςχϋςη ϋκταςησ αριθμού ειδών (απομόνωςησ) Η επύδραςη τησ απομόνωςησ εύναι ςχετικϊ αςαφόσ και εξαρτϊται από τισ αρχικϋσ παραδοχϋσ: π.χ. «ςυν-θεώρηςη ξεχωριςτών νηςιών ςε αρχιπελϊγη, υπολογιςμόσ ό όχι τησ απομόνωςησ μϋςα ό μεταξύ των αρχιπελϊγων, κοκ.) Ποιοι εύναι οι οδού τησ επούκιςησ; Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

51 Η επύδραςη τησ απόςταςησ (απομόνωςησ) Εκθετικό (Exponential) S = k 1 e -k 2 (I) Κανονικό (Normal) S = k 1 e -k 2 (I I) k 1 & k 2 = ςταθερϋσ S = Αριθμόσ ειδών I = απομόνωςη (km) Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

52 Η επύδραςη τησ απόςταςησ (απομόνωςησ) Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

53 Εναλλαγό ειδών & Θεωρύα Ιςορροπύασ τησ Νηςιωτικόσ Βιογεωγραφύασ Επούκιςη Ρυθμόσ επούκιςησ (Ι) Απούκιςη (εγκατϊςταςη) Ρυθμόσ απούκιςησ Εξαφϊνιςη Ρυθμόσ εξαφϊνιςησ (Ε) Εναλλαγό Ρυθμόσ εναλλαγόσ (Σ) Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

54 Εναλλαγό ειδών & Θεωρύα Ιςορροπύασ τησ Νηςιωτικόσ Βιογεωγραφύασ Ο αριθμόσ των ειδών αυξϊνεται: με επούκιςη & ειδογϋνεςη (V) Ο αριθμόσ των ειδών μειώνεται: με εξαφϊνιςη (μετανϊςτευςη ό θϊνατο) Ο ρυθμόσ επούκιςησ ελαττώνεται με την απόςταςη Ο ρυθμόσ εξαφϊνιςησ ελαττώνεται με την ϋκταςη Ο αριθμόσ των ειδών ςε ϋνα νηςύ αντιπροςωπεύει τη δυναμικό ιςορροπύα μεταξύ επούκιςησ (Ι) και εξαφϊνιςησ (Ε). ε κατϊςταςη ιςορροπύασ Ι = Ε = Σ Η εξύςωςη ςτην ιςορροπύα: S t+1 = S t + I + V E Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

55 Εναλλαγό ειδών & Θεωρύα Ιςορροπύασ τησ Νηςιωτικόσ Βιογεωγραφύασ Νηςιϊ διαφορετικόσ ϋκταςησ ό διαφορετικόσ απομόνωςησ μπορεύ να ϋχουν την ύδιο ρυθμό εναλλαγόσ ό τον ύδιο αριθμό ειδών (S), όμωσ δεν μπορούν να ϋχουν ςυγχρόνωσ τον ύδιο ρυθμό εναλλαγόσ και τον ύδιο αριθμό ειδών. Καμπύλη αποίκιςησ: το θεωρητικό αποτϋλεςμα τησ «ενςωμϊτωςησ» των καμπυλών επούκιςησ και εξαφϊνιςησ Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

56 Εναλλαγό ειδών & Θεωρύα Ιςορροπύασ τησ Νηςιωτικόσ Βιογεωγραφύασ Η εποίκιςη εξαρτϊται από την απόςταςη του νηςιού από την ηπειρωτικό περιοχό (ό τη δεξαμενό των εν δυνϊμει εποικιςτών ειδών) Σα πιο απομακρυςμϋνα νηςιϊ εποικύζονται λιγότερο ςυχνϊ Ο ρυθμόσ επούκιςησ μειώνεται όςο αυξϊνει ο αριθμόσ των ειδών ςτο νηςύ καθώσ υπϊρχουν λιγότεροι εν δυνϊμει εποικιςτϋσ και λιγότεροι ανεκμετϊλλευτοι θώκοι Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

57 Εναλλαγό ειδών & Θεωρύα Ιςορροπύασ τησ Νηςιωτικόσ Βιογεωγραφύασ Η εξαφάνιςη εξαρτϊται από το μϋγεθοσ του νηςιού Σα μεγϊλα νηςιϊ μπορούν να υποςτηρύξουν μεγαλύτερουσ πληθυςμούσ και οι μεγαλύτεροι πληθυςμού εύναι λιγότερο επιρρεπεύσ ςε εξαφϊνιςη. Έτςι, όςο μικρότερο εύναι το νηςύ τόςο μεγαλύτερη εύναι η πιθανότητα εξαφϊνιςησ Ο ρυθμόσ εξαφϊνιςησ αυξϊνεται όταν αυξϊνεται η απούκιςη (εγκατϊςταςη). Ο διαειδικόσ ανταγωνιςμόσ αντικαθιςτϊ κϊποια εύδη και μειώνει τα μεγϋθη των πληθυςμών όταν τα εύδη μπορούν να ςυνυπϊρχουν Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

58 Εναλλαγό ειδών & Θεωρύα Ιςορροπύασ τησ Νηςιωτικόσ Βιογεωγραφύασ την ιςορροπύα μεταξύ επούκιςησ & εξαφϊνιςησ, ο αριθμόσ των ειδών παραμϋνει ςταθερόσ, παρόλο που μπορεύ να αλλϊζει η ςύνθεςη των ειδών. Αυτό εύναι η δυναμική ιςορροπία Ο ρυθμόσ με τον οπούο κϊποια εύδη χϊνονται και κϊποια ϊλλα εγκαθύςτανται εύναι ο ρυθμόσ εναλλαγήσ Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

59 Εναλλαγό ειδών & Θεωρύα Ιςορροπύασ τησ Νηςιωτικόσ Βιογεωγραφύασ υγχρόνωσ κατϊ τη διϊρκεια τησ επούκιςησ μερικϊ εύδη εξαφανύζονται Σα νϋα εύδη που φτϊνουν ανταγωνύζονται για περιοριςμϋνουσ πόρουσ και ο ρυθμόσ εξαφϊνιςησ αυξϊνεται Ο ρυθμόσ με τον οπούο χϊνεται κϊθε εύδοσ και κερδύζεται μια αντικατϊςταςη εύναι ο ρυθμόσ εναλλαγόσ Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

60 Εναλλαγό ειδών & Θεωρύα Ιςορροπύασ τησ Νηςιωτικόσ Βιογεωγραφύασ Σα νηςιϊ μακριϊ από την ηπειρωτικό περιοχό ϋχουν χαμηλότερουσ ρυθμούσ επούκιςησ Σα περιςςότερο απομακρυςμϋνα νηςιϊ ϋχουν μικρότερη ποικιλότητα (αριθμό) ειδών Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

61 Εναλλαγό ειδών & Θεωρύα Ιςορροπύασ τησ Νηςιωτικόσ Βιογεωγραφύασ Σα μικρότερα νηςιϊ ϋχουν μικρότερουσ ςυνολικούσ πληθυςμούσ Η πιθανότητα εξαφϊνιςησ αυξϊνεται όταν οι πληθυςμού εύναι μικρότεροι Σα μικρότερα νηςιϊ ϋχουν μικρότερη ποικιλότητα ειδών Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

62 Εναλλαγό ειδών & Θεωρύα Ιςορροπύασ τησ Νηςιωτικόσ Βιογεωγραφύασ Ο ρυθμόσ επούκιςησ μειώνεται όςο αυξϊνει η ποικιλότητα (δηλ. ο αριθμόσ των ειδών) ςτο νηςύ Η εξαφϊνιςη αυξϊνεται όςο μεγαλώνει η ποικιλότητα ςτο νηςύ Ο αριθμόσ ειδών ςε ιςορροπύα ςτα νηςιϊ εύναι το δυναμικό ιςοζύγιο επούκιςησ και τοπικόσ εξαφϊνιςησ Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

63 Εναλλαγό ειδών & Θεωρύα Ιςορροπύασ τησ Νηςιωτικόσ Βιογεωγραφύασ Ο αριθμόσ των ειδών ςε ϋνα νηςύ αντιπροςωπεύει τη δυναμικό ιςορροπύα μεταξύ εξαφϊνιςησ & επούκιςησ Η εναλλαγό των ειδών εύναι ςυνεχόσ Σα μεγαλύτερα νηςιϊ ϋχουν μεγαλύτερο αριθμό ειδών ςτο ςημεύο ιςορροπύασ Σα νηςιϊ που εύναι πιο κοντϊ ςτην ηπειρωτικό χώρα ϋχουν μεγαλύτερο αριθμό ειδών ςτο ςημεύο ιςορροπύασ Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

64 Αδυναμύεσ τησ Θεωρύασ τησ Δυναμικόσ Ιςορροπύασ Οι κλύςεισ των καμπυλών των ρυθμών Εξαφϊνιςησ & Επούκιςησ δεν εύναι γνωςτϋσ Οι κλύςεισ διαφϋρουν από νηςύ ςε νηςύ Σα νηςιϊ μπορεύ να μη βρύςκονται ςε ιςορροπύα Ο ρόλοσ των διαταραχών (εξαιτύασ τουσ δεν φτϊνουμε ποτϋ ςε ιςορροπύα) Οι ρυθμού Εξαφϊνιςησ & Επούκιςησ διαφϋρουν μεταξύ των ειδών Σα εύδη ςυχνϊ αλληλεπιδρούν μεταξύ τουσ Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

65 Αδυναμύεσ τησ Θεωρύασ τησ Δυναμικόσ Ιςορροπύασ Η Εξαφϊνιςη και η Επούκιςη δεν εύναι ανεξϊρτητεσ μεταξύ τουσ (υψηλού ρυθμού επούκιςησ ςώζουν τα εύδη από την εξαφϊνιςη - «φαινόμενο Διϊςωςησ» - Rescue Effect) Πολλαπλϋσ ηπειρωτικϋσ περιοχϋσ = πολλαπλού οδού επούκιςησ & πολλαπλού ρυθμού Η Ειδογϋνεςη ςτα νηςιϊ δεν λαμβϊνεται υπόψη (με τη ςτενό ϋννοια) Εϊν τα εύδη «δημιουργούνται» ςτα νηςιϊ το μοντϋλο παραβιϊζεται Η ειδογϋνεςη εύναι πιθανόν πιο ςημαντικό ςε μεγϊλα, απομονωμϋνα νηςιϊ (με όρουσ αριθμού ειδών) Η εκτύμηςη τησ Έκταςησ ςυχνϊ δεν εύναι ακριβόσ Η ϋκταςη ςυςχετύζεται με την ποικιλότητα ενδιαιτημϊτων Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

66 Αδυναμύεσ τησ Θεωρύασ τησ Δυναμικόσ Ιςορροπύασ Απομόνωςη & απόςταςη Η απομόνωςη δεν ϋχει ςχϋςη πϊντοτε με την απόςταςη, αλλϊ από τη φύςη των φραγμϊτων (π.χ. τησ ξηρϊσ, τησ θϊλαςςασ, των ατμοςφαιρικών ςυςτημϊτων κλπ). Υαινόμενα κλύμακασ Η ϋκταςη και η απομόνωςη δεν εύναι ύδιεσ για όλουσ τουσ οργανιςμούσ Η ςημαςύα των αποςτϊςεων μεταξύ των νηςιών Ο ρόλοσ τησ φϊςματοσ τησ περιβαλλοντικόσ ποικιλότητασ Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

67 Αδυναμύεσ τησ Θεωρύασ τησ Δυναμικόσ Ιςορροπύασ Εναλλαγή Διϊκριςη μεταξύ ρυθμού επούκιςησ και ρυθμού απούκιςησ (εγκατϊςταςησ) Εξαιρετικϊ δύςκολο να μετρηθούν οι πραγματικού ρυθμού επούκιςησ και εξαφϊνιςησ μετρούμε ουςιαςτικϊ αλλαγϋσ ςτουσ καταλόγουσ ειδών. Ομογενήσ εναλλαγή: όταν όλα τα εύδη ςυμμετϋχουν εξύςου ςτην εναλλαγό (όταν κϊθε εύδοσ εμπλϋκεται κϊπου ςτο αρχιπϋλαγοσ ςε γεγονότα επούκιςησ και εξαφϊνιςησ). Ετερογενήσ εναλλαγή: όταν ϋνα μικρό υποςύνολο των ειδών εμπλϋκεται ςτην εναλλαγό. Η ετερογενόσ εναλλαγό ϋρχεται ςε αντύθεςη με την Θεωρύα τησ ιςορροπύασ. Κρυπτο-εναλλαγή: όταν οι δειγματοληψύεσ εύναι ακανόνιςτεσ, και τα εύδη εξαφανύζονται και επανεποικούν ενδιαμϋςωσ. Σο αποτϋλεςμα: υποεκτύμηςη των ρυθμών εναλλαγόσ. Ψευδο-εναλλαγή: όταν ατελεύσ καταγραφϋσ εμφανύζουν κϊποια εύδη να εναλλϊςςονται χωρύσ όμωσ να ϋχουν εξαφανιςτεύ. Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

68 Αδυναμύεσ τησ Θεωρύασ τησ Δυναμικόσ Ιςορροπύασ Μορφέσ ιςορροπίασ και μη-ιςορροπίασ Τπερκορεςμόσ και υποκορεςμόσ Τποβιβαςμόσ του αριθμού των ειδών (relaxation) Σε καταςτάςεισ ιςορροπίασ οι επιδρϊςεισ τησ επούκιςησ και τησ εξαφϊνιςησ δύνουν πιο ϋντονεσ καμπύλεσ ϋκταςησ-αριθμού ειδών όςο μεγαλώνει η απόςταςη, καθώσ η εξαφϊνιςη ϋχει ςχετικϊ μεγαλύτερη επύδραςη ςτα πιο απομακρυςμϋνα νηςιϊ. Σε καταςτάςεισ μη-ιςορροπίασ, τα απομακρυςμϋνα (ωκεϊνια) νηςιϊ μπορεύ να εύναι υποκορεςμϋνα, καθώσ η επούκιςη εύναι πολύ αργό για να «γεμύςει» τα νηςιϊ (η εξαφϊνιςη εύναι αμελητϋα), ενώ τα κοντινϊ (ηπειρωτικϊ) νηςιϊ βρύςκονται ςε κατϊςταςη «υποβιβαςμού» (δηλ. τα πρότυπα αφθονύασ καθορύζονται από την εξαφϊνιςη). Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

69 Έλεγχοι τησ Θεωρύασ - Νηςιϊ Krakatau Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

70 Έλεγχοι τησ Θεωρύασ - Νηςιϊ Krakatau Ρυθμού επούκιςησ Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

71 Έλεγχοι τησ Θεωρύασ - Νηςιϊ Krakatau Ρυθμού Ι/Ε Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

72 Έλεγχοι τησ Θεωρύασ - Νηςιϊ Krakatau Ρυθμού Ι/Ε Διαφορετικού ρυθμού επούκιςησ για τα φυτϊ Πρϋπει να να προχωρόςει η διαδοχό για να γύνει η επούκιςη των ζώων Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

73 Έλεγχοι τησ Θεωρύασ Σο πεύραμα των Simberloff and Wilson (1970) Εξολόθρευςαν όλα τα αρθρόποδα ςτα νηςιϊ Key Florida Επαναλαμβανόμενεσ καταγραφϋσ για 2 χρόνια Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

74 Έλεγχοι τησ Θεωρύασ Σο πεύραμα των Simberloff and Wilson (1970) Γρόγορη αύξηςη Τπερκορεςμόσ ταθεροπούηςη κοντϊ ςτον αρχικό αριθμό ειδών Αλλαγό ςτη ςύνθεςη των ειδών. ταθερόσ ρυθμόσ εναλλαγόσ Φαμηλότεροι ρυθμού εναλλαγόσ ςτα μακρινϊ νηςιϊ Σο νηςύ 1 εύναι ϋνα μικρό απομονωμϋνο νηςύ Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

75 Έλεγχοι τησ Θεωρύασ Ηπειρωτικϊ vs. Ωκεϊνια νηςιϊ Σα ωκεϊνια νηςιϊ επιβεβαιώνουν αρκετϊ καλϊ τη θεωρύα. Σα ηπειρωτικϊ νηςιϊ εύναι μια ϊλλη ιςτορύα... Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

76 Έλεγχοι τησ Θεωρύασ Ηπειρωτικϊ vs. Ωκεϊνια νηςιϊ Σα ηπειρωτικϊ νηςιϊ ξεκινούν με εύδη ςυμπληρωματικϊ από την ηπειρωτικό περιοχό. Θυμηθεύτε: δηλ. περιςςότερα εύδη από ότι θα αναμενόταν με βϊςη την ϋκταςό τουσ. Επομϋνωσ αναμϋνουμε με την πϊροδο του χρόνο αυτόσ ο αριθμόσ ειδών να μειώνεται (υποβιβαςμόσ relaxation). Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

77 LogS Έλεγχοι τησ Θεωρύασ Ηπειρωτικϊ vs. Ωκεϊνια νηςιϊ Υαινόμενο ϋκταςησ ςτόχου (Target Area Effect ) μεγαλύτερη ϋκταςη-μεγαλύτεροσ ρυθμόσ εποικιςμού Υαινόμενο μικρού νηςιού (Small Island Effect) Δεν υπϊρχει ςχϋςη ϋκταςησ ποικιλότητασ ειδών ςτα πολύ μικρϊ νηςιϊ πολύ λύγα ενδιαιτόματα Μπότσαρης (1996) y = 0.174x R = LogA Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

78 7. υγκρότηςη και δυναμικό βιοκοινοτότων Κανόνεσ νηςιωτικόσ ςυγκρότηςησ Εγκιβωτιςμόσ Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

79 Κανόνεσ ςυγκρότηςησ Τπϊρχουν κϊποιοι «κανόνεσ ςυγκρότηςησ» (assembly rules Diamond, 1975) ό οι ταξινομικϋσ μονϊδεσ κατανϋμονται τυχαύα; Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

80 Κανόνεσ ςυγκρότηςησ Οι κατϊ Diamond κανόνεσ ςυγκρότηςησ των νηςιωτικών βιοκοινοτότων 1. Από όλουσ τουσ δυνατούσ ςυνδυαςμούσ μϋςα ςε μια ομϊδα ειδών, μόνο οριςμϋνοι απαντώνται ςτη φύςη. 2. Οι επιτρεπόμενοι αυτού ςυνδυαςμού αντιςτϋκονται ςτουσ ειςβολεύσ που θα τουσ μετϋτρεπαν ςε κϊποιον απαγορευμϋνο ςυνδυαςμό. 3. Ένασ ςυνδυαςμόσ που εύναι ςταθερόσ ςε κϊποιο μεγϊλο ό πλούςιο νηςύ μπορεύ να εύναι αςταθόσ ςε κϊποιο μικρό ό φτωχό. 4. ε κϊποιο μικρό ό φτωχό νηςύ εύναι δυνατόν ϋνασ ςυνδυαςμόσ να αντιςτϋκεται ςε ειςβολεύσ που θα όταν δυνατόν να ενςωματωθούν ςε κϊποιο μεγαλύτερο ό πλουςιότερο. 5. Οριςμϋνα ζεύγη ειδών δεν ςυνυπϊρχουν ποτϋ, ούτε μόνα τουσ, ούτε και ωσ μϋρη ευρύτερων ςυνδυαςμών. 6. Οριςμϋνα ζεύγη ειδών που μπορεύ να ςχηματύζουν αςταθεύσ μεταξύ τουσ ςυνδυαςμούσ, εύναι δυνατόν να αποτελούν μϋροσ κϊποιου ςταθερού ευρύτερου ςυνδυαςμού. 7. Αντιςτρόφωσ, οριςμϋνοι ςυνδυαςμού που αποτελούνται εξ ολοκλόρου από ςταθερούσ υπο-ςυνδυαςμούσ, εύναι οι ύδιοι αςταθεύσ. Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

81 Κανόνεσ ςυγκρότηςησ υναρτόςεισ ςυχνότητασ εμφϊνιςησ Η ςχϋςη του αριθμού όλων των ειδών ςτα νηςιϊ, προσ τη ςυχνότητα εμφϊνιςησ ενόσ ςυγκεκριμϋνου εύδουσ Εύδη S: τα εύδη που εμφανύζονται μόνο ςτα πιο πλούςια ςε εύδη νηςιϊ Εύδη «υπερ-αλότεσ ό υπερπλϊνητεσ»: εύδη που εμφανύζονται μόνο ςε φτωχϊ ςε εύδη νηςιϊ σψηλού-s αλήτης σπεραλήτης Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

82 Κανόνεσ ςυγκρότηςησ Παρϊγοντεσ μη τυχαύασ ςυγκρότηςησ: απουςύα κατϊλληλων ενδιαιτημϊτων μϋγεθοσ του νηςιού (μικρότερο από τισ ελϊχιςτεσ απαιτόςεισ χωροκρϊτιασ) εποχικό ό ψηφιδωτό παροχό τροφόσ ιςτορικού παρϊγοντεσ (π.χ. ηπειρωτικϋσ ςυνδϋςεισ) διαταραχϋσ & αλλαγϋσ ςτη φϋρουςα ικανότητα πληθυςμιακϋσ αυξομειώςεισ Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

83 Κανόνεσ ςυγκρότηςησ Αρνητικοί Θετικοί Ανταγωνιςμόσ Διαφορετικϋσ ςτρατηγικϋσ κατανομόσ Διαφορετικό προϋλευςη κατανομόσ Διαμοιραζόμενο ενδιαύτημα Κοινϋσ ςτρατηγικϋσ κατανομόσ Κοινό γεωγραφικό προϋλευςη Ενδημιςμόσ ςε ϋνα μόνο νηςύ Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

84 Εγκιβωτιςμόσ (nestedness) Εγκιβωτιςμόσ: όταν οι βιοκοινότητεσ των φτωχότερων περιοχών ςυγκροτούν υποςύνολα των βιοκοινοτότων πλουςιότερων περιοχών Ο εγκιβωτιςμόσ ϋχει διαπιςτωθεύ ςτα περιςςότερα νηςιωτικϊ ςυμπλϋγματα Ο απόλυτοσ εγκιβωτιςμόσ εύναι ςπϊνιοσ Sp1 Sp2 Sp3 Sp4 Sp5 Sp6 Ά θροιζμα ζειρώ ν (αρ. ειδώ ν) Ar Ar Ar Ar Ά θροιζμα ζηηλώ ν (εμθάνιζη ειδώ ν) Sp1 Sp2 Sp3 Sp4 Sp5 Sp6 Sp7 Ά θροιζμα ζειρώ ν (αρ. ειδώ ν) Ar Ar Ar Ar Ά θροιζμα ζηηλώ ν (εμθάνιζη ειδώ ν) Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

85 Εγκιβωτιςμόσ (nestedness) Αιτίεσ εγκιβωτιςμού Επιλεκτικό επούκιςη Επιλεκτικό εξαφϊνιςη Αιτίεσ μείωςησ εγκιβωτιςμού Ακανόνιςτη εμφϊνιςη ενδιαιτημϊτων Τπολειμματικϋσ κατανομϋσ Ενδημιςμόσ Ιςτορικού παρϊγοντεσ Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

86 8. Νηςιωτικό θεωρύα και διαχεύριςη Σα ενδιαιτόματα ωσ νηςιϊ Οικολογικϊ «νηςιϊ» και πραγματικϊ νηςιϊ ομοιότητεσ & διαφορϋσ Ιςορροπύα ό ςυνεχόσ ροό ςτη φύςη Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

87 Ελϊχιςτοσ βιώςιμοσ πληθυςμόσ & ελϊχιςτη ϋκταςη επιβύωςησ Πόςα ϊτομα χρειϊζονται; Ελάχιςτοσ Βιώςιμοσ Πληθυςμόσ (Minimum Viable Population): το πληθυςμιακό μϋγεθοσ που δύνει 95% πιθανότητα διατόρηςησ για 100 ό για 1000 χρόνια Δραςτικό πληθυςμιακό μέγεθοσ (effective population size): η αναλογύα των ενόλικων που ςυμμετϋχουν ςτην αναπαραγωγό Αρμοςτικότητα (fitness) και ενδογαμύα (inbreeding): μϋγιςτοσ αποδεκτόσ ρυθμόσ ενδογαμύασ 1% ανϊ γενιϊ Σο φαινόμενο bottleneck : η ςημαςύα τησ διϊρκειϊσ του Ελϊχιςτοσ βιώςιμοσ πληθυςμόσ & διαταραχϋσ Απαιτούνται μεγαλύτεροι πληθυςμού όταν ςυμβαύνουν διαταραχϋσ Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

88 Ελϊχιςτοσ βιώςιμοσ πληθυςμόσ & ελϊχιςτη ϋκταςη επιβύωςησ Πόςο μεγϊλη πρϋπει να εύναι μια περιοχό; Ελϊχιςτη ϋκταςη επιβύωςησ (minimum viable area) Όςο πιο ψηλϊ ςτην τροφικό αλυςύδα τόςο μεγαλύτερη η απαιτούμενη ϋκταςη Οι περιοχϋσ δεν εύναι όμωσ «κλειςτϋσ» υναρτόςεισ ςυχνότητασ παρουςύασ: ϋνα χρόςιμο αλλϊ όχι τϋλειο εργαλεύο Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

89 Δυναμικό μεταπληθυςμών Δύκτυο υποπληθυςμών χϋςη απόςταςησ & ϋκταςησ Ελϊχιςτοσ βιώςιμοσ πληθυςμόσ & Ελϊχιςτη Ποςότητα Κατϊλληλου Ενδιαιτόματοσ Θεωρύα & Πρϊξη: το μεγϊλο ςτούχημα Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

90 Δυναμικό μεταπληθυςμών Κεντρικόσ & δορυφορικού πληθυςμού ό πολλού «ιςομεγϋθεισ» πληθυςμού; Υαινόμενο διϊςωςησ Ο ρόλοσ τησ διαφορικόσ ικανότητασ διαςπορϊσ Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

91 χόμα μϋγεθοσ προςτατευόμενων περιοχών αντιπαρϊθεςη «SLOSS» (single large or several small) Ποια περιοχό περιϋχει περιςςότερα εύδη: μια ενιαύα μεγϊλη, ό πολλϋσ μικρότερεσ ύςησ ςυνολικόσ ϋκταςησ; Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

92 χόμα μϋγεθοσ προςτατευόμενων περιοχών Καλύηερο Χειρόηερο έκηαζη καηακερμαηιζμός εγγύηηηα ζσγκένηρωζη διάδρομος περίμεηρος Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

93 9. Η ανθρώπινη επύδραςη ςτα νηςιωτικϊ οικοςυςτόματα Η κλύμακα των απωλειών Αιτύεσ τησ καταςτροφόσ Σϊςεισ εξαφϊνιςησ Καταγεγραμμϋνα παραδεύγματα Πόςο εύθραυςτα εύναι τα νηςιωτικϊ οικοςυςτόματα Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

94 Η κλύμακα των απωλειών τα νηςιϊ βρύςκεται το 1/2 των ενδημικών ειδών πτηνών (παρόλο που η ϋκταςη των νηςιών εύναι το 1/10 τησ χερςαύασ ϋκταςησ τησ γησ) Η πανύδα των νηςιών εύναι εξαιρετικϊ ευϊλωτη Σα 2/3 των εξαφανύςεων ςτα νηςιϊ ϋχουν προκληθεύ από τον ϊνθρωπο Hawaii: Οι Πολυνόςιοι υπεύθυνοι για το ½ των εξαφανύςεων τησ πανύδασ Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

95 Ειςαγωγϋσ ειδών: ειςβολϋσ εξωτικών ειδών τη Φαβϊη: 45% των φυτών 42% πτηνών 94% θηλαςτικών 100% ερπετών Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

96 Οι παρϊγοντεσ που απειλούν τα ςτα νηςιωτικϊ οικοςυςτόματα Απώλεια ενδιαιτόματοσ & Κατακερματιςμόσ ενδιαιτημϊτων Εξαφανύςεισ ςαλιγκαριών κατϊ τουσ ιςτορικούσ χρόνουσ Απώλεια ενδιαιτόματοσ & Ρύπανςη (60%) Ειςαγόμενα εύδη (24%) υλλογό από τουσ ανθρώπουσ (14%) Άλλεσ αιτύεσ, π.χ. κλιματικό αλλαγό (2%) Πατρών - Σμ. Βιολογύασ

97 Σα αποτελϋςματα του κατακερματιςμού ενδιαιτημϊτων Άμεςη εξαφϊνιςη ειδών ςε περιοχϋσ που αςτικοποιόθηκαν Αποκλειςμόσ από απαραύτητουσ πόρουσ (π.χ. υδατικϊ οικοςυςτόματα) Οι μικρού πληθυςμού των νηςιών περιςςότερο επιρρεπεύσ ςε εξαφϊνιςη Εξαφϊνιςη ςυνδεδεμϋνη με την απομόνωςη (όχι φαινόμενο διϊςωςησ) Αποςταθεροπούηςη λόγω απώλειασ ειδών κλειδιών (π.χ. ςημαντικών τελικών θηρευτών, ςυμβιωτών) Πατρών - Σμ. Βιολογύασ